Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（l）已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO （ g ）+2H₂（g）?CH₃OH （ g ）△H₁=-90kJ?mol^-1
②CO （ g ）+H₂O （ g ）=CO₂ （ g ）+H₂ （ g ）△H₂=-41kJ?mol^-1写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：

 

（2）在压强为0.1MPa 条件下．容积为VL 的容器中充入a mol CO 与2a mo1H₂ 在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示；
①P₁

 

P₂ （填大于、小于或等于）；
②在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO 与2a mo1H₂，达到新平衡时，CO的转化率

 

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数

 

．
（3）以甲醇为燃料的新型燃料电池，正极通入O₂，负极通入甲醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳．该电池负极发生的反应是：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺
①正极的电极反应式是

 

；放电时，H⁺移向电池的

 

（填“正”或“负”）极；
②若以该燃料电池作为电源，用石墨作电极电解500mL 饱和食盐水，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L（以不考虑气体的溶解）时，所得溶液的pH=

 

（假设反应前后溶液体积不变）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）根据盖斯定律和已知热化学方程式，可知二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式可由①-②得出；
（2）相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大；温度不变，则平衡常数不变；
（3）①氧气在正极上被还原，在酸性条件下生成水，由此写出电池正极电极反应式；电池的正极上有聚集的电子，放电时，电解质溶液的阳离子向电池的正极移动；
②根据电解池的工作原理和电极方程式来计算．

解答： 解：（1）已知：①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90kJ?mol^-1；
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41kJ?mol^-1，
根据盖斯定律将①-②得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49kJ?mol^-1；
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49kJ?mol^-1；
（2）①相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，根据图象知，p₁小于p₂，故答案为：小于；
②在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a mol H₂，相当于将2amolCO、4amolH₂充入2VL密闭容器中，当反应达到平衡状态时再缩小体积至VL，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以CO的转化率增大，
由于反应的温度不变，则平衡常数不变，
故答案为：增大；不变；
（3）①氧气在正极上被还原，在酸性条件下生成水，电池正极电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，电池的正极上有聚集的电子，放电时，电解质溶液的阳离子向电池的正极移动，即H⁺移向电池的正极，故答案为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；正；
②用石墨做电极电解饱和食盐水的电极反应为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L（0.05mol）时，则生成氢氧化钠的物质的量是0.05mol，所以C_OH-=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以PH=13，故答案为：13．

点评：本题考查转化率与温度、压强关系，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，明确温度、压强对该反应平衡影响是解本题关键，题目难度中等．